Kömür Madenciliğinde Kullanılan Ekipmanların Tarihsel Gelişimi

Kömür madenciliğinin tarihi binlerce yıl öncesine dayanmaktadır. Çin'deki arkeolojik kazılar sonucu elde edilen bulgular M.Ö. 3490 tarihlerinde hane halkının kullanımı amacı ile yüzey madenciliği gerçekleştirildiğini göstermektedir. Kömürün metalürjik faaliyetlerde kullanımına dair en erken bulgu ise M.Ö. 371-283 tarihleri arasında yaşayan Yunan bilim adamı Theophrastus tarafından gerçekleştirilen çalışmalar sonucu elde edilmiştir.

İlerleyen tarihlerde ise Romalıların M.S. 2. yüzyılın sonlarına kadar bütün büyük kömür sahalarını kullandıkları bilinmekteydi. Bu döneme kadar kömürün büyük kısmı yerel olarak kullanılırken Romalılar, Yorkshire ve Londra'ya kömür tedarik eden bir ticaret ağı da geliştirmiş ve bu ticaret ağını zaman içerisinde Batı Almanya'ya kadar genişletmiştir.

Romalıların İngiltere'yi terk etmesi ile M.S. 410 yılında ülkede 12. yüzyılın sonlarına kadar kömür kullanımının az miktarda olduğuna dair bulgular bulunmaktadır. 1183 yılına gelindiğinde ise Kraliyet tarafından ilk kez bir demir ustasına arazi verilerek kendi kömürünü üretmesi telkin edilmiştir. Bu gelişme, o dönemde halkın kömür üretimine teşvik edildiğinin bir göstergesi olarak yorumlanmaktadır. Magna Carta'nın 1215 yılında imzalanmasından kısa bir süre sonra İskoçya ve Kuzey-Doğu İngiltere'de kömür ticareti gerçekleştirilmeye başlandı. Bu bölgelerde kömür, deniz kıyılarında ve yüzeyde bulunması nedeni ile “deniz kömürü” olarak adlandırılmıştır. Ev tipi kullanıma uygun olmayan deniz kömürü o dönemde genellikle zanaatkarlar tarafından metal işleme ve eritme için kullanılmaktaydı.

13. yüzyılın sonuna doğru İngiltere ve İskoçya'da kömür ticaretinin yaygınlaştığı görülmektedir. Aynı dönemde kömür kullanımının yaygınlaşması sonucu açığa çıkan duman zararlı olarak değerlendirildi ve Londra'da artan kirliliğin nedenlerinden biri olduğu ve sağlık sorunlarına yol açtığı düşüncesi ile 1306 yılında Londra'da deniz kömürü kullanmalarını yasaklayan bir Kraliyet Bildirisi yayımlandı. 14. yüzyıla gelindiğinde ise yerli ocakların tasarımında iyileştirmeler yapılması ile İngiltere, üretim gerçekleştirilen bölgelerde evsel ısıtma amaçlı kömür kullanımını tekrar serbest bıraktı.

Bu durum 15. yüzyılda İngiltere'de kömür talebinin giderek artmasına rağmen kömür kullanımının maden üretiminin gerçekleştirildiği bölgeler ile kısıtlı kalmasına neden oldu. Ancak, 16. yüzyılın ortalarına gelindiğinde İngiltere genelinde odun arzının azalmaya başladığı ve yerli yakıt olarak kömür kullanımının ise hızla arttığı görülmektedir. Bu tarihe kadar gerçekleştirilen madencilik faaliyetleri yüzeyde veya yüzeye çok yakın seviyede bulunan kömürü basit tekniklerle toplamak üzerineyken ekipman olarak sadece kazma ve nakliye araçları kullanılmaktaydı.

Dönem içerisinde görülen tek istisna, 1575'te, İskoçya'da bulunan Forth Firth nehri civarında inşa edilen kömür madenidir. Bu maden bulunduğu dönemde benzeri görülmeyen ve çağının teknolojisinin çok ilerisinde olması ile dikkat çekmektedir. Bu kömür madeni yapısında drenaj ve havalandırma amaçlı

farklı iki kuyuya bağlanan yaklaşık 13 metre derinlikli bir maden kuyusunu bulundurmaktadır. Uygulanan bu yöntem orta çağın sonlarında görülen herhangi bir kömür madenciliği yönteminin çok ötesindeydi ve maden bu nedenle çağın endüstriyel harikalarından biri olarak kabul edilmektedir.

16. yüzyılda görülen bu sıra dışı örneğe rağmen kömür madenciliğinde 17. yüzyılın son dönemine kadar büyük bir teknolojik gelişim kaydedilmediği görülmektedir. İngiliz ve Fransız denizcilerin kayıtlarından elde edilen bilgilere göre Kuzey Amerika gibi dünyanın diğer bölgelerindeki kömür madenciliğinin de 17.yüzyılın son dönemine kadar gelişim göstermediği bilinmektedir.

İngilizlerin öncülüğünde gelişim gösteren kömür madenciliği 18. yüzyılın başlarında çağın ihtiyaçlarına uyum sağlayarak farklı bir çehreye büründü. Yer altı madenciliğinin ilk örneklerinin görüldüğü bu dönemde kullanılan ekipmanlar sadece kazma, kriko ve güvenlik amacı ile kullanılan ahşap tahkimat olarak dikkat çekerken 1700 yıllarında aydınlatma da kullanılan ilk “araç çay tabağı şekilli lamba” (Saucer-type Open Grease Lamps) olarak kayda geçti. İlerleyen dönemlerde ise mumların kullanımı yaygınlaşarak popüler bir aydınlatma aracı haline geldi. Mumlar bir ucunda ilmekli bir tutacak bulunan diğer ucu ise sivri halde bırakılan bir demir çubuğa yerleştiriliyordu. Bu dönemde üretim yöntemi olarak ise oda topuk yöntemi benimsenmekteydi. Bu yönteme göre üretim yapılacak yerin ortasında bir sütun bırakılarak oda duvarlarında kazı işlemi

gerçekleştirilmekteydi. Elde edilen kömür daha sonra nakliye araçlarına yüklenmekte ve insan gücü, çeşitli makara sistemleri veya midilliler ile taşınarak daha geniş hacimli nakliye araçlarına aktarılarak yüzeye taşınmaktaydı. Yüzeye ulaşan kömür depolanacak bir hazneye daha sonra kömürü nakliye için iskeleye götüren araçlara aktarılmaktaydı.

18. yüzyıldan 19. yüzyıl ortalarına kadar madenlerde taşıma işlerinde ise midilliler kullanılmaktaydı. Ortalama 2 metreden kısa boylu seçilen midillilerden, ekipman nakliyesinde ve kömür taşımacılığında faydalanılıyordu. İngiltere'de 1. Dünya savaşının hemen öncesinde 70.000 midilli kömür madenlerde görev almaktaydı. 1. Dünya savaşının sonrasında sanayi devriminin de yardımıyla bu rakam 1932'de 32.000'e 1962'de 6.400'e 1978'de ise 149'a geriledi. 1990 yılında gelindiğinde ise madenlerde çalıştırılan midilli bulmak neredeyse mümkün değildi.

Sanayi devriminden sonra artan kömür tüketimine paralel olarak üretim miktarı arttırıldı ve eski nakliye yöntemleri yerine daha verimli yöntemler aranmaya başlandı. Bu dönemlerde kömür madenlerinde buhar kazanlı taşıma sistemlerinin ilk örnekleri kullanılmaya başlandı.

Aynı dönemde yer altı kömür madenlerinde oda topuk yöntemi kullanılmaya devam ederken kullanılan maden ekipmanları ihtiyaçlara göre gelişim göstermeye başladı. Yer altında faaliyet gösteren madencilerin en büyük sorunlarından birisi olan aydınlatmaya çözüm bulmak amacı ile 1800 ve 1900 yılları arasında birçok farklı tipte lamba kullanıldı. İlk olarak küçük bir çaydanlığa benzeyen yağ fitilli lambalar kullanılmaya başlandı. Bu dönemde kullanılan bir diğer lamba Sir Humphry Davy tarafından icat edilen Davy Lambası olarak bilinirken 1800'lerin sonuna gelindiğinde ise karbür lambalar kullanıma başlandı. Elektrikli lambaların kullanımı öncesi son lamba çeşidi olan karbür lambalar, kireç, karbon ve katran karşımı ile ortaya çıkan ve asetilen adı verilen bir madde yardımı ile çalışmakta ve o dönemde mum ve gaz yağlı lambalardan sonra büyük kolaylık olarak değerlendirilmekteydi.

1800'lü yılların ikinci yarısında kömür üretim tekniklerinde de gelişmeler yaşandı. İlk kömür kesiciler bu dönemde görülürken kesme işlemlerinde basınçlı hava yardımı ile delme işlemi yapan makineleri ya da elektrikli kesme makineleri kullanıldı. Genişleme alanı ile kömürdeki parçalanma arasında bir ters orantı olduğundan o dönemde gerçekleştirilen kömür kesme çalışmalarının temel amacı, kömürün genişlemesi için daha fazla alan sağlamaktı.

Yüzeyle olan iletişim yer altı madenleri için önemli bir sorun teşkil etmekteydi. Telefonun icadı, yer altı kömür madenciliğinin gittikçe yaygınlaştığı bu dönemde olası bir maden kazası ya da beklenmedik gelişmeler yaşanması durumunda madencilerin yer yüzü ile irtibatlarının kesilmemesi ve güvenliklerinin sağlanması adına önemli bir ihtiyaç haline gelmişti. 1874'te telefonun icat edilmesinden sadece üç yıl sonra 1877 yılında ilk yer altı telefon hattı Kanada'nın Nova Scotia eyaletinde bulunan Caledonia Madeni'nde kuruldu. Caledonia madeninde kurulan maden telefonları Kanada'daki ilk ticari ve endüstriyel telefon olarak bilinirken aynı zamanda dünyadaki kömür madenlerinde kullanılan en eski elektrikli telefon olma özelliğini de taşımaktaydı.

Telefonun yer altı kömür işletmelerine entegre olması ile başlayan 1900'lü yıllarda kömür madenciliği açısından belki de en önemli gelişme metanometrelerin icadı oldu. Hava

daki metan oranını ölçmeye yarayan metanometreler havada gaz yoğunluğunun artmasına karşı madencileri uyarmaya yaramaktaydı.

Bu araç, madencilerin binlerce patlama veya yangını önlemesini sağlayan ve sayısız madencinin hayatını kurtaran kullanışlı bir araç oldu. Metanometre muhtemelen yer altı kömür madenciliğinde kullanılmak üzere geliştirilen en faydalı güvenlik cihazı ve kömür madenciliği endüstrisine dahil olan ya da bu sektörle yakından uzaktan ilgili birçok insanın yaşam kalitesini yükseltmeye yardımcı oldu.

Kömür madenlerinde kullanılan ilk elektrikli metanometre olan W8 metanometresi 1949 yılında geliştirildi. 1950 yılında çeşitli el tipi elektronik metanometreler geliştirildiği bilinse de ilk bağımsız çalışan genel amaçlı metanometre, 1961 yılında piyasaya sunuldu. 1966'da C4 isimli metanometre tanıtıldı ve daha sonra ismi D6 olarak değiştirildi. D6 isimli bu metanometre günümüzde kullanılan el tipi elektronik metanometredir.

Yine bu dönemde havadaki metan gazına çözüm arayışı kapsamında yaşanan bir diğer gelişme, 1849 yılında ilk mekanik havalandırma sisteminin kullanılması olarak öne çıkmaktadır. Bu tarihten itibaren 1900'lü yıllara kadar madenlerde metan gazını havalandırma amacı ile farklı yöntem ve tekniklerle 57 farklı havalandırma sistemi denenmiş fakat standart bir uygulama benimsenememiştir.

Madenlerde önemli bir dönüm noktası da 1900'lü yılların sonunda kullanımı yaygınlaşan elektrikli lambalar olarak dikkat çekmektedir. Yer altında faaliyet gösteren madencilerin hareketlerini kolaylaştıran elektrikli lambaların ilk versiyonları ağır bir batarya gerektirmesi nedeni ile yaygınlaşmazken yapılan çalışmalarla bataryaların ağırlıklarının taşınmaya uygun hale getirilmesi ile elektrikli lambalar madencilik faaliyetlerinde madencilere büyük rahatlık kazandırdı.

Mekanizasyonun gelişmesi madencilik yöntemlerinde de değişiklik yaratırken önceki yıllarda sadece genişleme alanı açmak için kullanılan maden kesicileri 1900'lü yılların ikinci yarısından itibaren üretimde daha etkili bir şekilde kullanılmaya başlandı. Uzunayak adı verilen bu yöntemde tambur adı verilen dönen çelik dişli bir kesicinin kömür yüzeyinde kazı işlemi gerçekleştirmesi sonucu kömür duvardan koparılarak bir taşıma bandına düşürülür ve yüzeye gönderilir. Uzunayak madenciliğinde, genellikle tek bir büyük kesici kullanılmaktadır. Yer altındaki şaftlar veya odalar geleneksel kömür madenlerinden daha küçük olabilmektedir. Bu nedenle makineleri çalıştırmak için daha az sayıda iş gücü gerektirmektedir. Günümüzde uzaktan kumandalı ayak adı verilen yöntemle kesici tamburlar uzaktan kumanda ile yönetilebilmekte bu şekilde hem verimlik artırılmakta hem de gerekli iş gücü azaltılmaktadır. Uzun ayak yönteminde tamburlu kesici ile birlikte “Yürüyen Tahkimat” olarak adlandırılan sistemde her biri 30 – 40 ton taşıma kapasiteli hidrolik destekler kullanılmaktadır.

Mekanizasyonun gelişmesi ile kömür üretim kapasitelerinin artması ve üretilen malzemenin taşınması noktasında yeni çözümler aranmasına neden oldu. Bu dönemde sanayi devrimi sonucu ortaya çıkan buharlı motorlar madenlerde hali hazırda kullanılmaktaydı. Daha pratik çözüm arayışı, kömür madencilerinin madenlerde elektrikli motora sahip lokomotifler kullanmasının önünü açtı. 1887 ve 1888 yıllarında çeşitli üretimler yapılmasına rağmen 1889 yılında Jeffrey Co. ve General Electric başarılı üretimler gerçekleştirmelerine rağmen 1891 yılında Hunt Co. tarafından Brock Coal şirketi için üretilen ilk lokomotif madenlerde kullanılan ilk elektrikli lokomotif oldu.

Kaynaklar

ncm.org.uk/your-visit/ponies wikizeroo.org/index.php?q=aHR0cHM6Ly9lbi53aWtpcGVkaWEub3JnL3dpa2kvQ29hbF9taW5pbmdfaW5fdGhlX1VuaXRlZF9LaW5nZG9t

wikizeroo.org/index.php?q=aHR0cHM6Ly9lbi53aWtpcGVkaWEub3JnL3dpa2kvSGlzdG9yeV9vZl9jb2FsX21pbmluZyNHcmVhdF9Ccml0YWlu core.ac.uk/download/pdf/29154627.pdf economics.yale.edu/sites/default/files/new_process_technologies_in_ european_coal_production_for_yale_sept_2016.pdf

engineeringhalloffame.org/assets/files/Coal%20Mine%20in%20the%20Sea.pdf